[实用新型]一种磁场增强型高转矩密度永磁式行星齿轮

说明书

技术领域

本发明属于动力传动领域，特别是一种特殊的非接触式磁齿轮变速机构。

背景技术

传统的机械式行星齿轮变速结构具有结构简单、转矩传递密度大优点，但是作为一种接触式动力合成系统，行星齿轮在高速运行时具有较大的震动和噪声，啮合时需要专门的油路润滑和冷却，对润滑要求相对苛刻；另外，运行过程中载荷的变化会对齿轮产生较大的啮合冲力，从而会造成齿轮面发生点蚀、磨损、出现齿轮裂纹甚至断齿等故障。

磁齿轮具有非接触、无摩擦、无振动、无噪音、免润滑、免维护等优异特点，在航空航天、电动汽车、工业传动等领域受到日益重视。

目前，根据磁齿轮原理提出的平行轴磁齿轮，能实现动力的非接触式传递，但由于转矩传递仅通过相邻的单块永磁磁钢，转矩密度较低；同轴磁齿轮通过引入调磁铁心，提高了永磁磁钢的利用率和转矩传递密度，但由于磁场调制而引起的电机的铁耗的显著增加，降低了同轴磁齿轮的整体效率，同时由于中间调磁铁心固定不动，变速比固定，无法实现不同动力源的动力合成和变速运行。永磁式行星齿轮兼具机械行星齿轮结构特点和平行轴磁齿轮的传动的特点，该种永磁式行星齿轮不仅可实现转矩和能量的非接触式传递，而且能实现不同动力源的动力合成和功率传递，在混合动力汽车领域具有广泛的应用前景。但该类结构依然存在永磁磁钢利用率较低，转矩密度不高等问题。

发明内容

本发明的目的为了解决上述问题，根据永磁式行星齿轮转矩传递的机理，提出一种磁场增强型高转矩密度永磁式行星齿轮。

本发明由太阳轮、太阳轮表贴式永磁磁钢、行星轮、行星轮表贴式永磁磁钢、齿圈、齿圈表贴永磁磁钢、行星架、背铁、导磁块和隔磁块构成。其特征是所述的太阳轮和行星轮间、行星轮和齿圈间加入若干个导磁块，同时导磁块间用隔磁块隔开，太阳轮和行星轮相切的部位设有气隙，行星轮和齿圈相切的部位设有气隙。所述导磁块的数目，其中齿圈与行星轮之间的导磁块数目为行星轮与太阳轮之间的导磁块数目的两倍；所述的隔磁块数目与导磁块数目相同，且与导磁块交替间隔放置。由于导磁块和隔磁块交替放置，为太阳轮与行星轮、行星轮与齿圈相互作用的永磁磁钢间提供了有效的磁路，直接参与转矩传递的永磁磁钢数量也成倍增加，有效提高了该永磁式行星齿轮的永磁磁钢的利用率和转矩密度。

进一步地，所述的导磁块为硅钢片；所述的隔磁块为锰钢非导磁合金；导磁块与太阳轮的接触面的弧长为太阳轮表贴式永磁磁钢一块的长度；导磁块与行星轮的接触面的弧长为行星轮表贴式永磁磁钢一块的长度；导磁块与齿圈的接触面的弧长为齿圈表贴式永磁磁钢一块的长度，相邻导磁块间用隔磁块隔开。

进一步地，所述齿圈半径=太阳轮的半径+2*行星轮的半径；齿圈表贴式永磁磁钢的极对数=太阳轮表贴式永磁磁钢的极对数+2*行星轮表贴式永磁磁钢的极对数；太阳轮表贴式永磁磁钢、行星轮表贴式永磁磁钢和齿圈表贴式永磁磁钢的数量分别为太阳轮表贴式永磁磁钢、行星轮表贴式永磁磁钢和齿圈表贴式永磁磁钢的极对数的两倍。

进一步地，所述的永磁磁钢为高性能稀土永磁磁钢，太阳轮表贴式永磁磁钢每块的弧长是相等的；行星轮表贴式永磁磁钢每块的弧长是相等的；齿圈表贴式永磁磁钢每块的弧长是相等的。

进一步地，所述的齿圈可以通过永磁体间的耦合力驱动行星架，或太阳轮可以通过永磁体间的耦合力驱动行星架，或太阳轮、齿圈共同通过永磁体间的耦合力驱动行星架；行星架固定，太阳轮由行星轮驱动齿圈，或齿圈由行星轮驱动太阳轮。

进一步地，所述的太阳轮与齿圈的极对数简化比为a:b，当a、b同为奇数时，行星轮的最大个数=2*齿圈的极对数/b；当a、b中至少有一个为偶数时，行星轮的最大个数=齿圈的极对数/b；太阳轮的转速*太阳轮贴有永磁磁钢极对数+齿圈转速*齿圈贴有永磁磁钢极对数=行星架转速*(太阳轮贴有永磁磁钢极对数+齿圈贴有永磁磁钢极对数)。

进一步地，太阳轮表贴式永磁磁钢、行星轮表贴式永磁磁钢和齿圈表贴式永磁磁钢的极对数在满足上文所述的公式的情况下成比例的增加或减少，行星轮的个数根据需要在行星轮的最大个数范围内增加或减少。